SnRNA对基因表达的调控

基因表达的调控机制研究是生物学中十分活跃的领域,基因重组技术对基因的分离和结构分析的报道不胜枚举,其目的在于阐明基因表达的调控机理;在原核生物中,已发现蛋白质作为基因表达调节因子,因此,大部分研究者注重于蛋白质分子在基因表达中的调控作用,对于DNA分子不重视,只是把它看作是基因表达过程中的过渡阶段如mRNA、tRNA、rRNA。近年来发现RNA具有酶功能、参予mRNA成熟过程中的拼接、DNA复制、染色质结构及基因表达的调控,种类繁多,已引起了生物学者的关注。     

天蓝色链霉菌分化调控基因scrX的功能研究

克隆天蓝色链霉菌中一个新基因scrX并进行了序列分析, 利用基因破坏策略进行了该基因的功能研究. 结果表明, scrX基因由660个碱基组成, 编码产物是一个220个氨基酸残基的蛋白质;该基因含有3个在链霉菌中的稀有密码子--AAA, AAA和ATA, 是典型的在翻译水平上受到严紧调控的分化调控基因. 氨基酸序列同源性比较结果表明, scrX编码蛋白属于原核生物转录调控蛋白IclR家族.基因功能研究结果揭示, scrX基因在天蓝色链霉菌孢子形成中可能起正调控作用.     

NATs对基因调控的作用

通过高通量测序的方法,发现细胞中存在许多非编码蛋白RNA,在生命过程中起着重要的调控作用。NATs属于这一类非编码蛋白RNA。NATs普遍存在于真核、原核生物中,通过与相应的mRNA或靶序列直接或间接作用,对X染色质失活、RNA剪接编辑、转录干扰等方面均产生影响。随着研究的深入,NATs将作为一种有效的工具来研究基因的功能．调控基因的表达,并对基因治疗及改良作物性状方面提供思路与方法。简介了NATs的分类、作用和相关机制。     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

Sigma因子和抗-Sigma因子在原核生物分化中的分子调控

发育分化是现代生物学一个重要的前沿研究领域。微生物的分化是指细胞的形态和功能不断趋向于不同的一系列变化,是基因转录或翻译在时空上的有序表达。在原核生物分化的分子遗传学研究中,多年来以枯草芽孢杆菌为模式材料进行了较系统的研究。近年来,链霉菌因其复杂的生命周期和产生抗生素的特点倍受青睐,而成为原核生物分化研究的更好的模式材料。原核生物分化的分子调控由多基因控制,构成复杂的分化调控网络,sigma因子和抗—sigma因子在网络中占有重要地位,它们控制分化的进程,也是目前研究基因表达调控的一个新的闪光点。     

细菌转录起始调控机制*

原核生物同一种群的每个细胞都是和外界环境直接接触的,它们主要通过开启或关闭某些基因的表达来适应环境条件。所以,环境因子往往是调控的效应因子,必须严格调控转录来确保细胞对环境改变做出有效且充分的反应。原核生物基因的表达受多种因素的调控,而对于大多数细菌来说,调控基因表达的关键步骤是启动子识别和RNA聚合酶启动转录。在细菌的细胞中,可以通过调节RNA聚合酶的活性以及改变RNA聚合酶对启动子的结合来优化基因的转录过程以适应不同环境变化。总结了目前已发现的参与细菌细胞转录调节的各类因子,从这些因子对启动子的作用、RNA聚合酶的作用以及两者的相互作用等方面阐述它们调控基因表达的分子机制。总结多种基因调控的作用,加深对转录起始过程的认识,希望能对未来调控转录起始过程来实现目标基因的高效表达和不利基因的抑制表达提供思路,为以后的工业菌株改造提供依据。     

原核增强子样序列研究进展

增强子是真核细胞中增强启动子功能的顺式作用元件。随着人们对原核生物基因表达调控的深入研究,人们发现在原核生物的调控系统和某些病毒基因组DNA片段中也具有增强子样功能。这些研究对揭示原核系统的基因表达调控和增强外源基因在原核系统中的表达水平具有重要的理论意义和实用价值。     

核糖开关的结构和调控机理

一种新发现的RNA分子——核糖开关,通过感知代谢物浓度的变化调控目标基因的表达。它可以调整自身的结构直接结合代谢物小分子,而不需要蛋白因子的参与。在原核生物中发现了大量的核糖开关,在真核生物如植物和真菌中也发现了核糖开关。核糖开关由适体域和表达平台两个功能域组成,能在不同水平调控基因的表达,如转录终止、翻译起始、mRNA剪辑和加工。核糖开关不需要蛋白因子的参与,因此人们认为它可能是古代RNA世界的遗留物。核糖开关作为RNA传感器可以设计成一种基因控制元件,在未来的基因治疗方面可能具有很大的应用前景。     

链霉菌发育调控启动子——P_(TH270)对细胞分化的影响

在原核生物发育分化的分子生物学研究中,以枯草杆菌为模式系统进行了许多研究,但其生命周期特别是分化过程比较简单,不象链霉菌有基质菌丝、气生菌丝、菌丝分隔形成多细胞,然后断裂形成单孢子的过程。链霉菌的这一性状与真核生物丝状真菌的分化相似。因此在原核生物中,链霉菌是研究分化基因表达调控的良好模式材料,为在时空上研究发育分化基因的多水平调控提供了有利条件。 链霉菌的发育调控启动子(P_(TH270))是国际上首先克隆的两个启动子之一。一些研究结果表明该启动子依赖于链霉菌分化关键基因——whiG。虽然该启动子的序列已被测定,启动子的-10区和-35区已被精确定位,但该启动子在链霉菌发育分化中是如何调控的,当它以高拷贝数的形式存在时对细胞内含物的组份有何影响,这种影响怎样与分化关联,这些都是有待解决的重要问题。本文报道这方面     

E.coli中mRNA翻译起始区构效关系的研究进展

在翻译水平调控基因的表达是一种较为普遍的形式,尤其在原核生物中,细菌和噬菌体的基因组结构的基本形式为操纵元(operon),位于同一转录单位的基因在转录水平的调节是相同的,因此,它们的表达差异主要与翻译水平调控相关。近年来,随着外源基因在E.coli系统中表达的广泛应用,促进了对该系统有关转录和翻译调控元件及其规律的研究。然而,在实践中,一个目的基因能否在E.coli中得到有效表达常常     

医学分子遗传学 第二讲人体基因的表达与调控

基因突变可以导致遗传性疾病，这是由于基因突 变后，基因的表达发生了改变或失去控制，从而产生了 一系列临床症状。因此，在研究遗传性疾病的分子病 理机制之前，必须对正常人体基因的表达及其调控机 制有很好的了解。但是，在相当长的一段时间里，人们 对人体基因的结构特征、表达过程及其调控机制，只能 根据从原核生物中获得的研究结果进行推测。1977 年，真核生物基因结构的揭示和mRNA剪接加工现 象的发现，使人们对人体基因结构与功能的认识向前 迈进了一大步。近十年来，随着真核生物基因的分子 遗传学研究不断深入，人们对真核生物基因的结构和 转录、转录后加工、翻译及翻译后修饰等过程有了较为 详细的了解，使得医学遗传学工作者有可能从基因表 达乌调控角度分析和研究遗传性疾病的分子病理机 制。     

原核生物转录调控研究技术及进展

原核生物基因表达调控主要发生在转录水平,研究原核生物的转录调控有利于了解其基因表达调节机制。近年来,随着分子生物学及相关技术的突破,转录调控研究技术也不断发展,因此主要综述了原核生物转录调控的技术方法及其新进展,包括凝胶电泳迁移率实验、DNase I足迹技术、染色质免疫共沉淀技术、微量热泳动技术、等温滴定量热法及细菌单杂交系统,以期系统地了解这些方法的优缺点和适用性,帮助研究者更好的利用原核生物转录调控为人类造福。     

时间延迟基因调控网络重构的决策树方法研究

基因调控网络的重构是功能基因组中最具挑战性的课题之一. 针对基因间转录调控的时间延迟性, 提出了一种寻找时间延迟调控关系的方法: 多点延迟调控网络算法, 简称TdGRN (time-delayed gene regulatory networking). 该方法根据时间序列基因表达谱数据, 构建时间延迟基因表达矩阵, 利用有监督决策树分类器方法和随机重排技术挖掘基因之间的时间延迟调控关系, 从而构建时间延迟的基因调控网络. 该方法是一种不依赖模型的基因网络重建方法, 相对于目前采用的基于模型的网络重建方法有显著优势, 可直接利用连续的基因表达谱数据发现延迟任一时间单位差的基因表达调控关系, 并避免了目前一些研究方法中需要人为设定基因的最大调控子数目(k)的问题. 将该方法应用于酿酒酵母细胞周期的基因表达谱数据, 并构建时间延迟的基因调控网络, 结果发现多数时间延迟调控关系获得了已有知识的支持.     

MnSOD基因表达调控的研究进展

MnSOD是生物体内重要的氧自由基清除剂, 具有抗氧化和抗肿瘤作用。MnSOD基因的表达调控是一个复杂的过程, 多种转录因子、细胞信号分子和细胞信号通路参与其中。MnSOD基因的表达调控包括转录调控、转录后调控和翻译调控3个方面。转录调控是MnSOD基因表达调控的第一个层次, 在MnSOD基因表达的过程中起重要作用。它主要是通过调节与MnSOD基因转录相关的转录因子活性来实现的, 例如特异蛋白-1 (SP-1)、激活蛋白-2(AP-2)、激活蛋白-1(AP-1)、核因子-卡巴B(NF-κB)等。药物和金属离子就是通过改变这些转录因子的活性来调控MnSOD基因表达的, 另外某些基因的突变和缺失也能改变这些转录因子的活性。转录后调控主要体现在改变mRNA的稳定性或mRNA的翻译上。翻译调控则是对MnSOD多肽的编辑、修饰并与相应的金属离子结合及定位的调控。近年来发现了一种线粒体MnSOD的锰转运因子, 它对MnSOD活性的调控起重要作用。文章综述了这一研究领域的一些进展, 着重讨论了MnSOD基因的转录调控和翻译调控, 并展望了MnSOD基因表达调控的研究方向。     

基因自调控环路的功能

作为最简单且最典型的网络模块,基因自调控环路(其构成的反馈调控可以抑制或激活基因自身的表达)广泛存在于生物调控网络中,且是许多生物学功能的产生基础。虽然基因自调控环路很早以前便引起理论生物学家和实验生物学家的广泛关注,但随着对其生物学功能了解的日趋丰富,特别是当考虑细化的基因表达调控过程或更为真实的生物环境时,我们会发现其全新的生物学功能。揭示基因自调控环路的生物学功能是理解更复杂生物调控网络运行机制的基础,可对合成生物学的设计原理提供指导。文章综述了基因自调控模块的最新研究结果,特别讨论了其产生周期振动、双稳及其在信号处理等方面的潜能。     

叶绿体基因组结构与表达调控

植物叶绿体ＤＮＡ是存在核基因外的细胞质基因组,它是一种双链ＤＮＡ分子、在细胞内,与核基因协调编码与光合作用有关的蛋白质,叶绿体基因组中基因的结构与表达调控与原核生物相似,但也有一些区别,深入开展叶绿体基因组的基因,对探讨光合作用机理与细胞器的起源等问题具有重要意义。     

Sigma因子高效调控微生物多功能研究进展

Sigma因子分为两大类,分别为σ~(70)家族和σ~(54)家族。σ~(70)家族的基础sigma因子,一般指导基因转录、应激反应、细胞发育以及辅助代谢,而σ54家族参与细菌的氮和碳水化合物代谢、生物膜形成等。近年来研究发现,宿主体内的sigma因子可通过调节基因表达来响应外界环境的改变、细胞发育信号以及指导生物代谢的合成;并且还发现原核生物有抗-sigma因子和抗-抗sigma因子存在。一些微生物体内的sigma70因子能调控其抗生素、激素或某些代谢产物的产生,指导细胞耐酸、耐高渗或耐高温等胁迫条件,还能增强微生物的生长能力;sigma54因子通常也能调节生物体代谢途径及氮源利用,参与生物固氮调控等。为了揭示sigma因子在高效调控生物多功能方面的研究成果,现对sigma因子及相关因子的结构特点、作用机制、生物多功能以及sigma因子调控固氮功能等方面进行阐述。     

转录水平调控中的负调控元件——沉默子

在真核生物、原核生物及病毒的基因组中存在着调控基因表达的顺式元件,沉默子是其中的一种负调控元件,它能够同反式因子协同作用,抑制靶基因的转录活性,在基因表达调控中发挥重要作用。该文主要对沉默子的特性、结构组成及其分类进行简要总结,对沉默子可能作用机制进行简要综述,最后展望沉默子在遗传工程及人类疾病治疗等领域的应用前景。     

植物种子特异基因调控网络研究

通过比较种子植物与蕨类植物的基因及其调控网络,为研究种子性状出现的分子机制提供更多的信息.下载拟南芥(Arabidopsis thaliana)种子特异基因和基因网络数据,构建拟南芥种子特异基因调控网络,并与江南卷柏(Selaginella moellendorffii)基因组数据比较,发现其中重要的调控节点.分析得到构成调控网络的1053个拟南芥种子特异基因,其中的969个基因形成一个复杂的调控网络.该网络的核心模块包括39个基因,形成哑铃状的子网络,其中重要节点基因AT1G54860只存在于种子植物基因组中.AT1G54860基因编码GPI锚定蛋白,参与细胞壁的形成、细胞间信号传导及生长分化等过程,推测其在种子形成中具有重要地位,可能起了"开关"的作用.     

植物花发育调控基因AGAMOUS的研究进展

拟南芥AGAMOUS基因(AG基因)是重要的植物花发育调控基因。本文主要对AG基因的结构、功能以及同源基因的分离和AG基因的表达调控等方面的研究进展进行了综述,并对AG基因研究中存在的问题和研究方向进行了讨论。